《金属塑性成形原理》习题集
模具培训中心
二OO九年四月
金属的塑性和塑性变形
1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？
2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金属
3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的
附加应力？
4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？
5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？
6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？
7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应
8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？
9．塑性成形中的摩擦机理是什么？
10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？
11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？
12． 塑性成形中常用的液体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼
润滑作用？
应力应变分析
1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？
2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？
3．什么是应力张量、应力球张量、应力偏张量和应力张量不变量？
4．什么是主应力、主剪应力、八面体应力？
5．什么是等效应力？有何物理意义？
6．什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？
7．什么是点的应变状态？如何表示点的应变状态？
8．什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？
9．什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？
10． 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？
11． 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在？
12． 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点？
80??5050?，试求方向余弦为l?m?1，500?7513． 已知物体中一点的应力分量为?ij????2??80?75?30??
2的斜面上的全应力、正应力和剪应力。
0?10??10?，求其主应力、主剪应力、0?10014． 已知物体中一点的应力分量为?ij?????10???100?
八面体应力、应力球张量及应力偏张量。
15． 设某物体内的应力场为
?32?y??C2xy?2? 32?xy??C2y?C3xy?
?z??yz??zx?0???x??6xy2?C1x3?
试求系数C1、C2、C3。
16． 某点处于平面应力状态，已知其应力分量?x?20、?y??40、?xy??30，试利
用莫尔圆求主应力、主方向、主剪应力及最大剪应力。
17． 设物体在变形过程中某一极短时间内的位移场为
u??10?0.1xy?0.05z??10?3
v??5?0.05x?0.1yz??10?3
w??10?0.1xyz??10?3
试求：点A（1，1，1）的应变分量、应变球张量及球张量、主应变、等效应变。
1．何谓屈服准则？常用的屈服准则有哪两个？如何表达？写出其数学表达式。
2．解释下列概念，并绘出其真实应力-应变曲线：理想弹塑性材料、弹塑性硬化材料、理想
刚塑性材料、刚塑性硬化材料。
3．两个屈服准则有何差别？在什么状态下两个屈服准则相同？什么状态差别最大？
4．什么是屈服表面？什么是屈服轨迹？
5．两个屈服准则在主应力空间是什么形式？
6．什么是π平面？为什么说在π平面上的屈服轨迹更能表示出屈服准则的性质？
7．一直径为φ50mm的圆柱形试样在无摩擦的光滑平板间压缩，当总压力达到314kN
时试样屈服。现设在圆柱体周围加上10Mpa的静水压力，试求试样屈服时所需的总压力。
8．某理想塑性材料在平面应力状态下的各应力分量为?x?75，?y?15，?z?0，
，若该应力状态使材料屈服，试问该材料的屈服应力是?xy?15（应力单位为MPa）
9．某理想塑性材料的屈服应力?s?100MPa，试分别用屈雷斯加及密席斯准则判断下
列应力状态处于什么状态（是否存在、弹性或塑性）。
????00100???1?
???050??0??1?
???00??0?0??500?0?500? ???00??0?
10． 一薄壁管承受拉扭的复合载荷作用而屈服，管壁受均匀的拉应力?和剪应力?，试
写出这种情况下的屈雷斯加和密席斯屈服准则表达式。
1．塑性变形时应力应变有何特点？为什么说塑性变形时应力和应变之间关系与加载历
史、加载路线有关？
2．什么是增量理论和全量理论？各作了什么假设？
05???50?，应变分量d??0.1?0?15003．已知塑性状态下某质点的应力张量?ij??
x???0?350??5?
（?为一无限小量）。试求应变增量的其余分量。
4．有一薄壁管，材料的屈服应力为?s，承受拉力和扭矩的联合作用而屈服。现已知轴向正应力分量?z??s，试求剪应力分量?z?以及应变增量各分量之间的比值。
5．已知一点的主应力分量?1?5，?2?4，?3?3。试判断该瞬时该点在三个主方向
上的伸长与缩短。
真实应力-应变曲线
1．什么是包申格效应？什么是形状硬化？
2．真实应力-应变曲线的简化类型有哪写？分别写出其数学表达式。
3．指数方程S?B?中n表示什么？有何意义？
4．用压缩法求真实应力-应变曲线主要存在什么困难？如何解决？
5．变形温度和变形速度对真实应力-应变曲线有什么影响？
6．一直径为φ10mm的黄铜试棒进行拉伸试验，记录下的最大载荷为27.5kN，出现缩
颈时的断面收缩率ψ=20%，试求其真实应力-应变曲线方程。
7．已知材料的应力-应变曲线方程为S?B?，直杆已有相对伸长ε=0.25，试问：相
对伸长再增加多少材料才能发生缩颈？ 0.4n
塑性成形问题的解法
1．主应力法的基本原理和求解要点是什么？
2．实测和理论推导都证明，圆柱体镦粗时接触表面中心处压应力?z最大，而边缘处最
小，试从物理概念出发解释此现象。塑性成形数值仿真精度的提高途径_图文_百度文库
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你可能喜欢北京正品书店金属塑性成形导论
开&&&&&&本：16开页&&&&&&数：262页字&&&&&&数：320.000千字I&&S&&B&&N：1售&&&&&&价：42.10元
原书售价：45元品&&&&&&相：运&&&&&&费：河北廊坊
至挂号印刷品：7.00元上书时间：购买数量：（库存3件）微信购买商品分类：关 键 字：详细描述：基本信息
书名:金属塑性成形导论
原价：45元
作者:&威格斯&著；康永林，洪慧平&译
出版社：高等教育出版社
出版日期：
ISBN：1
字数：320000
页码：262
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：
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内容提要
《金属塑性成形导论》是德国亚琛工业大学塑性成形研究所（IBF）所长ReinerKopp教授和Herbert&Wjege0S博士根据其多年的科研及教学经验总结而成的一本经典教材，也是德国金属塑性加工领域科技人员的重要参考书。与国内外已出版的同类书籍相比，《金属塑性成形导论》在内容组成和系统上独具特色。在塑性成形基本理论中以工艺过程的局部量（分布量）为基础，详细介绍了各类重要边界条件、屈服条件、流动法则以及工艺控制参量的计算方法、误差分析及使用条件等情况。在塑性加工问题解法的介绍中，既有经典的初等解析法，也有现代有限元数值模拟技术、相似理论和物理模拟技术等内容。概念准确明了，方法经典而先进，具有很高的学术价值和实际应用价值。
目录
1&引言1.1&金属塑性成形技术的任务和目的1.2&金属塑性变形的原因1.3&金属塑性成形方法分类1.3.1&根据应力状态进行区分1.3.2&根据加工温度进行区分1.3.3&根据产品类型进行区分2&金属塑性成形基础2.1&基本量、局部目标量2.1.1&应力2.1.1.1&应力张量的对称性2.1.1.2&圆柱坐标2.1.1.3&主轴系2.1.1.4&坐标变换2.1.1.5&静水压应力分量和偏应力分量2.1.1.6&特殊的应力状态2.1.2&应变2.1.2.1&正应变增量2.1.2.2&剪应变增量2.1.2.3&局部总应变2.1.2.4&总体总应变2.1.2.5&应变状态2.1.3&应变速率2.1.3.1&圆柱坐标系2.1.3.2&体积不变2.1.3.3&变形速率2.1.3.4&平均变形速率2.1.4&应变功／应变功率2.1.5&流变应力、流变曲线2.1.5.1&测定方法2.1.5.2&流变应力的影响因素2.1.5.3&测得的流变曲线的不确定性2.1.5.4&流变曲线的描述2.1.5.5&热塑性成形过程中的材料行为2.1.5.6&变形热2.1.5.7&流变曲线测定时的温度变化2.1.5.8&单位变形功2.1.5.9&平均流变应力2.1.5.10&剪切屈服应力2.2&边界条件2.2.1&连续性方程2.2.2&摩擦2.2.2.1&依赖于运动状态的摩擦（粘着摩擦、动摩擦）2.2.2.2&摩擦状态2.2.2.3&摩擦的特征参数2.2.2.4&动摩擦的摩擦定律2.2.2.5&摩擦热2.2.3&热传递2.2.4&材料参数和边界参数的测定2.2.4.1&发射率和传热系数2.2.4.2&流变应力2.2.4.3&摩擦系数和摩擦因子2.3&基本方程2.3.1&平衡条件2.3.1.1&圓柱坐标系2.3.1.2&特殊情况2.3.2&屈服条件、屈服准则2.3.2.1&塑性力学数学推导（形变能假说）2.3.2.2&剪应力假说2.3.2.3&等效应力2.3.2.4&屈服轨迹（屈服面、屈服柱面）2.3.2.5&各向异性的材料行为2.3.3&流动法则、流动定律t2.3.4&等效量2.3.4.1&等效应变速率2.3.4.2&等效变形速率2.3.4.3&等效应变2.3.4.4&等效变形程度2.4&工艺目标量2.4.1&变形功和变形功率2.4.1.1&理想量部分2.4.1.2&摩擦部分2.4.1.3&剪切部分2.4&，1.4&有效变形功、有效变形功率2.4.2&变形力2.4.2.1&带直接压力作用的方法（例如镦粗和轧制）2.4.2.2&带间接压力作用的方法2.4.3&变形抗力2.4.3.1&带直接压力作用的方法2.4.3.2&带间接压力作用的方法2.4.4&变形效率2.4.5&温度2.4.6&应变能力2.4.7&极限变形程度2.4.8&材料性能和构件性能3&塑性力学的解法3.1&用于塑性成形基本方法的初等塑性理论3..1.1&镦粗理论（切片模型）3.1.1.1&变形运动学3.1.1.2&应变速率3.1.1.3&应变3.1.1.4&应力状态3.1.1.5&变形抗力3.1.1.6&镦粗力3.1.1.7&镦粗功3.1.1.8&变形效率3.1.1.9&温度3.1.2&拔长理论（切片模型）3.1.2.1&变形几何参数3.1.2.2&变形运动学3.1.2.3&应变速率3.1.2.4&应变3.1.2.5&应力状态3.1.2.6&拔长力3.1.2.7&变形抗力3.1.2.8&拔长变形功3.1.2.9&变形效率3.1.2.10&温度3.1.3&平轧件纵轧理论（切片模型）3.1.3.1&变形几何参数3.1.3.2&变形运动学3.1.3.3&应变速率3.1.3.4&应变3.1.3.5&应力状态3.1.3.6&变形抗力3.1.3.7&变形效率3.1.3.8&轧制力3.1.3.9&轧制力矩（对称轧制）3.1.3.10&轧制功率3.1.3.11&温度3.1.3.12&轧机的弹性行为3.1.4&拉拔理论（圆片模型）3.1.4.1&变形几何参数3.1.4.2&变形运动学3.1.4.3&应变速率3.1.4.4&应变3.1..4.5&应力状态3.1.4.6&拉拔力3.1.4.7&变形功3.1.4.8&变形功率3.1.4.9&变形抗力3.1.4.10&变形效率……4&有限元法5&相似理论参考文献名词索引
作者介绍
Reiner&Kopp，工学博士，教授，国际金属塑性成形领域的著名学者。Kopp教授于1974年起担任亚琛工业大学塑性成形研究所所长和教授，直到2005年退休。这期间他曾担任亚琛工业大学副校长、地质资源与材料技术学院院长等职务。从2007年1月起他担任亚琛工业大学大学委员会成员。Kopp教授担任过多个科研组织委员会主席。1999年Kopp教授获中国政府颁发给外国专家的奖——长城友谊奖。&&&&Herbert&Wiegels，工学博士。结束了机械制造专业的学习后，Wiegels博士作为科学助手在亚琛工业大学塑性成形研究所工作，并获工学博士学位。作为Kopp教授的亲密同事，他领导了该所的材料数据组和轧环组。作为高级科学顾问，他负责协调该所的教学工作，并参加了“冶金与材料技术”专业组关于教学和科研的各委员会。
文摘
按照DIN50323标准，摩擦是物体的材料接触区域之间的相互作用。摩擦阻碍相对运动，即摩擦是指一个阻力。摩擦表示一个机械功转变为其他能量形式（主要是热）的过程，并且该过程在参与的物体表面上引起物理和化学变化。摩擦是一个系统特性，因为它依赖于许多影响因素（表面几何特性、表面挤压情况、相对速度、温度、相互接触的材料特性和空气湿度等）。&&&&如同在许多其他工业和非工业领域中一样，在塑性成形技术中，人们也把摩擦概念主要与其负面影响（例如能量损耗，所需作用力的增加，不希望的温升、磨损等）相联系。然而在有些情况下，例如轧制，摩擦对于塑性成形过程的进行是必需的。在有些锻造工序中，若没有摩擦则是不可设想，甚至是危险的，因为锻造工具一旦偏离平行一点，则会把工件从工具的间隙中水平向外推出。&&&&在塑性成形过程中，摩擦不仅影响接触区域中发生的情况，而且影响整个变形区的应力状态和应变状态，并因此也影响到变形力的需求和变形功的需求，简而言之，摩擦影响所有塑性成形的目标量。因此，使用的摩擦定律越能很好地描述实际塑性成形过程，并且为计算所需的参数越准确，则所有塑性成形的目标量的计算就越准确。&&&&在互相作用区域真实发生的物理和化学变化是极其复杂的，仅工具和工件的接触面就是这样，它不完全是单纯的金属接触面。从一外部边界层（通过表面与润滑剂以及空气发生的物理和化学反应所形成的）和一内部边界层（由于机械加工和塑性成形而产生）的概念出发，其特性可能与材料基体相差甚远，如图2.50所示。&&&&2.2.2.1&依赖于运动状态的摩擦（粘着摩擦、动摩擦）&&&&粘着摩擦（即静态摩擦或者静摩擦）是指作用力不足以在接触面上引起相对运动时的摩擦。
序言
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成形-第3章
金属的塑性成形
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你可能喜欢声发射技术在金属塑性成形过程中的应用及研究--《内蒙古工业大学》2009年硕士论文
声发射技术在金属塑性成形过程中的应用及研究
【摘要】：
塑性成形工艺是一种传统的金属成形方法。冷塑性成形一般在模具中完成,很难掌握在外力的作用下,金属的动态发展变化情况。为了解决这一问题,采用了声发射技术来监测金属冷塑性成形过程。旨在从新的角度探求金属冷塑性成形过程中的特点和规律,从而更好地服务于生产实践。
金属塑性成形过程中不可避免地存在摩擦,为了更清楚地掌握各自的特点,从塑性变形和摩擦两个角度来研究这一课题。一方面实验从研究金属塑性成形过程中的摩擦声发射信号及其特性入手,做了两组实验。第一组实验探究塑性成形中的摩擦声发射信号是否存在Kaiser效应。选用45#钢板两块,两种压力状态,每种压力下进行50次摩擦实验。结果证明,在经过较大正压力实验后,在较小的压力状态下,依然有摩擦声发射信号产生。即金属塑性成形过程中的摩擦不表现出Kaiser效应。第二组实验进一步研究塑性成形过程中的摩擦声发射信号。同样采用45#钢板两块,三种压力状态,三种摩擦速度,每种速度—压力状态下重复三次实验。每次实验前和实验后都要测钢板表面的粗糙度。结果表明正压力增加,摩擦力显著增加,摩擦过程中,随正压力和速度的变化,金属表面的粗糙度在不断变化,当粗糙度升高时,产生的摩擦声发射信号(振铃计数、幅度)呈现下降趋势。
第二方面从研究金属塑性成形时的塑性变形声发射信号入手,做了两组实验。第一组实验采用SPCC钢板条料,分别在润滑和不润滑条件下进行弯曲,每种条件下重复三次实验。使用两个传感器检测不同位置产生的声发射信号。实验结果表明,不同材料之间摩擦产生的声发射信号不同,对于同种材料,塑性变形产生的声发射信号要大于摩擦信号。第二组实验仍然使用SPCC材料,选择了三种预压边力状态,考察在不同的预压边力下拉深过程中产生的声发射信号。实验证明,室温、加载速度100N/S、无润滑剂条件下,SPCC钢的塑性变形声发射幅值信号主要集中在45-59dB范围内。拉深时压边力在不断地变化,并遵循一定的规律。
四组实验表明,在金属塑性成形中产生的摩擦声发射信号不表现出Kaiser效应,工件不会由于多次摩擦而出现明显减小的信号或者信号完全消失。而且当用于塑性成形的作用力增加,摩擦表面的正压力也会增加,并造成金属工件表面的粗糙度发生变化,最终使成形过程中产生的摩擦声发射信号发生变化。不同种材料之间的摩擦声发射信号特性不同,对于同一种材料来说,塑性变形声发射信号要比摩擦声发射信号强。室温、加载速度100N/S、无润滑剂条件下,SPCC钢的塑性变形声发射幅值信号主要集中在45-59dB范围内。同时,实验结果也充分说明,声发射技术作为一种无损检测手段,完全可以用于监测金属塑性成形过程,能够判断成形中的润滑是否正常,工件是否进入塑性变形阶段等,从而为制定合理的成形工艺提供重要参考依据。
【关键词】：
【学位授予单位】：内蒙古工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TH878【目录】：
Abstract5-10
第一章 绪论10-25
1.1 声发射的定义10
1.2 概述10-11
1.3 声发射检测原理及特点11-13
1.3.1 声发射检测的基本原理11
1.3.2 声发射检测的特点11-13
1.4 声发射信号参数13-15
1.4.1 声发射信号的特征13
1.4.2 常用的声发射信号参数13-15
1.5 声发射信号参数分析方法15-16
1.5.1 计数法和能量分析法15
1.5.2 经历图分析方法15-16
1.5.3 声发射信号分布分析法16
1.5.4 关联分析法16
1.6 声发射信号的影响因素16-18
1.6.1 外部因素16-18
1.6.2 内部因素18
1.7 塑性变形的声发射18-19
1.7.1 塑性变形的声发射特性18-19
1.7.2 屈服效应、不可逆效应及其影响因素19
1.8 声发射技术的研究进展19-23
1.8.1 声发射技术的发展19-23
1.8.2 存在问题及展望23
1.9 论文的研究意义23-25
第二章 实验仪器设备和防止噪声干扰措施25-27
2.1 微机控制电子万能试验机25
2.2 SWAES 数字化全波形声发射检测仪25
2.3 电动轮廓仪25
2.4 电液伺服万能试验机25-26
2.5 动态电阻应变仪26
2.6 防止噪声干扰措施26-27
第三章 45 钢动态摩擦中KAISER 效应的分析27-36
3.1 实验过程27-28
3.1.1 实验原理27-28
3.1.2 实验材料与试件28
3.2 实验结果与分析28-35
3.3 本章小结35-36
第四章 金属塑性成型过程中摩擦声发射信号特征的研究36-43
4.1 实验材料36-38
4.1.1 实验材料36-37
4.1.2 实验情况37-38
4.2 实验方案38
4.3 实验结果及其分析38-42
4.3.1 实验用钢板粗糙度的变化38-39
4.3.2 实验中摩擦力的变化39-40
4.3.3 摩擦试验中的声发射信号特征40-42
4.4 本章小结42-43
第五章 运用声发射技术监测金属塑性成型过程中润滑状态的研究43-50
5.1 实验43-45
5.1.1 实验情况43-44
5.1.2 实验材料及润滑剂44
5.1.3 实验方案44-45
5.2 实验结果及分析45-49
5.3 本章小结49-50
第六章 压边力的变化对金属拉深过程中声发射信号的影响50-56
6.1 实验50-51
6.1.1 实验材料规格50
6.1.2 实验方案50-51
6.1.3 设备参数设置51
6.2 实验结果及分析51-55
6.2.1 声发射幅值信号51-52
6.2.2 压边力变化52-54
6.2.3 拉深后工件的成形质量54-55
6.3 本章小结55-56
第七章 结论及展望56-58
7.1 结论56-57
7.2 展望57-58
参考文献58-60
在读期间取得的科研成果61-62
个人简介62
欢迎：、、)
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【参考文献】
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